萬濤 ，張洪安 ，張寶君 ，李繼東 ，李建國 ，程雪彤 ，周勇水 ，司敏娜

（1.中國石化中原油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南 濮陽 457001；2.中國石化中原油田分公司，河南 濮陽 457001）

0 引言

前人對查干凹陷烴源巖發(fā)育特征及熱演化史、原油地化特征、油氣來源及成藏期次進行了系統(tǒng)研究［1-3］，明確額很和虎勒洼陷是查干凹陷的2個主力生烴洼槽，巴音戈壁組烴源巖為主要油源巖，烴源巖和原油生物標志物中植烷含量具有明顯優(yōu)勢（0.4＜Pr/Ph＜0.8），反映其成烴母質形成于弱還原—還原環(huán)境；伽馬蠟烷指數主要分布在0.3～0.7，指示微咸水沉積環(huán)境。淺層降解稠油的形成與喜馬拉雅時期構造擠壓抬升有關。隨著勘探不斷深入，發(fā)現不同構造帶、不同層系之間原油性質和成熟度差異很大，籠統(tǒng)地將油氣來源歸結于巴音戈壁組已滿足不了生產的需要，同時會導致對研究區(qū)油氣成藏規(guī)律認識不清。由于下白堊統(tǒng)巴音戈壁組一段、二段（以下簡稱巴一段、二段）烴源巖姥植比和伽馬蠟烷指數相近，常用指示沉積環(huán)境的地球化學指標無法區(qū)分2套烴源巖。為了解決這一難題，本文通過對比分析巴一段、二段烴源巖巖性、古生物化石、熱演化程度，首次提出C29重排谷甾烷不受烴源巖熱演化程度影響，主要與烴源巖原始母質中植物的貢獻有關，可作為指示母質類型的地球化學指標來進行油源對比的觀點。據此，對查干凹陷2個重點區(qū)帶的源藏對應關系進行研究，取得了良好的應用效果。這一認識對銀額、二連等中生代盆地的油源對比研究具有重要的指導和借鑒意義。

1 研究區(qū)概況

查干凹陷地理上位于內蒙古烏拉特后旗，構造上位于銀額盆地東部，為一北東向展布的箕狀凹陷，由虎勒洼陷、額很洼陷、毛墩次凸、罕塔廟洼陷、五華單斜坡構成，平面上呈“三洼一凸一斜坡”的構造形態(tài)（見圖1）。查干凹陷是在晚古生代褶皺基底之上發(fā)育的陸內拉分裂谷盆地，經歷了早白堊世裂陷和斷拗轉換、晚白堊世-古近紀拗陷、新近紀構造反轉4個演化階段，凹陷內殘留下巴一段、二段，蘇紅圖組一段、二段（以下簡稱蘇一段、二段）和銀根組［4-5］，上白堊統(tǒng)烏蘭蘇海組及第四系地層。其中：巴一段為凹陷早期充填地層，以2套灰色、深灰色礫巖和2套灰黑色、深灰色泥巖互層為特征，厚度在200～1 000 m，以近岸水下扇、深湖相為主；巴二段主要為深灰色、灰色泥巖，以及白云質泥巖與灰色砂巖、粉砂巖、砂礫巖、雜色礫巖互層，厚度在200～800 m，以扇三角洲、半深湖—深湖相為主；蘇一段下部以深灰色、灰褐色玄武巖為主，夾灰色粉砂質泥巖、粉砂巖及砂礫巖，上部為淺灰色砂巖、含礫砂巖、泥質粉砂巖夾灰色泥巖，厚度在300～700 m，以扇三角洲、濱淺湖相為主，伴有多期火山活動；蘇二段以2套深灰色、灰黑色玄武巖和2套紫紅色、褐色泥巖夾灰色砂巖、含礫砂巖為特征，厚度在600～1 000 m，以扇三角洲、洪泛平原相為主，伴有2期火山活動；銀根組以灰色砂礫巖、砂巖、泥質粉砂巖夾紫紅色、灰綠色泥巖為主，厚度在200～800 m，以河流相為主，與下伏蘇紅圖組呈角度不整合接觸；烏蘭蘇海組巖性為紅褐色、棕黃色泥巖和砂質泥巖夾泥質砂巖、砂巖、含礫砂巖，厚度在200～800 m，為洪泛平原相，也是查干凹陷區(qū)域性蓋層，與下伏銀根組呈平行不整合接觸；第四系為地表未固結的淺棕色、黃色黏土及粉砂巖、砂礫巖，與下伏烏蘭蘇海組呈平行不整合接觸［6-8］。

圖1 查干凹陷構造單元及油藏分布

查干凹陷發(fā)育中生代斷陷湖盆，2008年毛1井蘇二段試油突破工業(yè)油流關之后，先后發(fā)現了烏力吉和中央構造帶2個重要含油區(qū)帶［9-10］?？v向上，查干凹陷發(fā)育巴一段、二段，蘇一段、二段和銀根組5套含油層系。該凹陷勘探面積約2 000 km2，目前有各類鉆井91口，是銀根-額濟納旗盆地勘探程度最高的凹陷。鉆探證實，查干凹陷西部的虎勒洼陷主要發(fā)育巴二段烴源巖，額很洼陷發(fā)育巴一段和巴二段2套烴源巖，在凹陷東部罕塔廟洼陷部署的哈1井未鉆遇暗色地層。目前勘探上發(fā)現的油氣主要圍繞虎勒、額很兩大生烴洼陷分布，平面上受巴潤斷裂系和毛西斷層控制（見圖1）。在中央構造帶西翼發(fā)現了意16塊、意10塊蘇一段、二段稀油油藏，在中央構造帶東翼發(fā)現了意9塊巴二段、蘇一段稀油油藏，油氣聚集于巴潤斷裂系形成的反向斷鼻、斷塊圈閉中。在烏力吉構造帶深層發(fā)現了力1塊巴一段砂礫巖裂縫稀油油藏、祥6塊巴二段構造-巖性稀油油藏。烏力吉構造帶淺層發(fā)育毛1塊蘇二段稠油油藏和毛8塊銀根組稠油油藏，油氣聚集于毛西斷層下降盤的斷背斜、斷鼻圈閉中（見圖1）。

2 烴源巖類型及其分布特征

巴一段沉積時期湖盆較小，烴源巖分布局限，主要在額很洼陷發(fā)育，發(fā)育深湖相灰黑色、深灰色泥巖（見圖2a，2b）。巖心觀察巴一段烴源巖中植物炭屑豐富，還發(fā)現了魚化石，表明烴源巖原始母質中既有植物的貢獻，也有動物的貢獻。額很洼陷巴一段烴源巖厚度在100～600 m，總有機碳質量分數（TOC）主峰為 0.8%～1.2%。其中：中等烴源巖（0.6%≤TOC≤1.0%）占比39.1%，好烴源巖（TOC＞1.0%）占比39.1%，中—好烴源巖樣品占比高達78.2%，烴源巖TOC在查干凹陷所有層段中最高。烴源巖碳同位素δ13C值較輕，分布在-23.34‰～-28.41‰，平均為-26.75‰，其中超過41%的樣品δ13C值輕于-28‰；干酪根類型以Ⅱ1型為主，部分樣品達到Ⅰ型干酪根標準。巴一段烴源巖熱解峰溫（Tmax）總體較高，平均為 450.9℃，主要分布在439～469℃。烴源巖達到了成熟—高成熟熱演化階段。

巴二段沉積時期湖盆擴大，烴源巖在額很、虎勒洼陷發(fā)育，以半深湖—深湖相深灰色泥巖為主（見圖2c，2d），此外還發(fā)育灰色泥巖、白云質泥巖。巖心觀察巴二段烴源巖，未見植物炭屑，表明烴源巖原始母質中植物的貢獻小。

圖2 查干凹陷巴一段、巴二段烴源巖巖心照片

額很洼陷巴二段暗色泥巖厚度在300～800 m，虎勒洼陷暗色泥巖厚度在100～500 m。烴源巖TOC主峰為0.6%～1.0%，中等烴源巖占比最高，達46.2%，好烴源巖占比21.9%，中—好烴源巖樣品占比高達68.1%，略低于巴一段烴源巖。巴二段烴源巖碳同位素δ13C值分布范圍在-21.97‰～-31.36‰，平均為-27.05‰，其中有超過35%的樣品δ13C值輕于-28‰；干酪根類型以Ⅱ1型為主，部分樣品達到Ⅰ型干酪根標準。巴二段烴源巖Tmax主要分布范圍在436～455℃，平均為445.8℃。烴源巖處于成熟熱演化階段。

3 C29重排谷甾烷與烴源巖原始母質

動物中含有豐富的膽甾烷，而植物中則含有豐富的谷甾烷、麥角甾烷等甾烷化合物［11］。研究表明，膽甾烷化合物在低溫下比較穩(wěn)定，常用來指示沉積環(huán)境和判斷有機質演化程度［12-14］。而關于烴源巖原始母質中植物的貢獻與谷甾烷、麥角甾烷生物標志化合物相對富集關系的研究，目前尚未見諸報道。為此，本文針對巴一段、二段烴源巖原始母質中植物貢獻的差異性，選用甾烷化合物m/z 217質量色譜圖來開展油源對比研究。將C29重排谷甾烷含量（C29重排谷甾烷峰面積與甾烷化合物峰面積總和的比值（圖中⑤）），以及成熟度指標——C29規(guī)則甾烷異構化值（C29-αββ/（ααα+αββ））峰面積的比值（圖中（⑧+⑨）/（⑦+⑧+⑨+⑩））來定量區(qū)分巴一段和巴二段烴源巖（見圖3）。

對比分析認為：巴一段烴源巖C29重排谷甾烷普遍含量高，分布在4.9%～8.9%；而巴二段C29重排谷甾烷普遍含量低，分布在0.2%～2.0%。力平1井巴一段與意2井巴二段烴源巖成熟度指標一致 （見圖3a，3c），C29規(guī)則甾烷異構化值均為0.43，但C29重排谷甾烷含量差別很大，分別為5.6%，1.7%，在植物炭屑質量分數高的巴一段灰黑色、深灰色泥巖中含量高，在植物炭屑質量分數低的巴二段深灰色泥巖中含量低。

圖3 查干凹陷巴一段、二段烴源巖甾烷化合物特征

鏡質組反射率是目前鑒定烴源巖有機質熱成熟度的最佳參數［15］。該參數隨熱演化程度增加而增大，但不會因熱演化程度減弱而減小，其實質是在熱動力作用下鏡質組化學結構變化的物理光學反映。通過對研究區(qū)巴一段和巴二段烴源巖系統(tǒng)取樣分析，建立烴源巖C29規(guī)則甾烷異構化值、C29重排谷甾烷含量與鏡質組反射率的關系（見圖4）?？梢钥闯觯喊鸵欢?、二段烴源巖C29規(guī)則甾烷異構化值與鏡質組反射率呈良好指數相關性（見圖4a），表明C29規(guī)則甾烷異構化值可以反映烴源巖的熱演化程度；但2套烴源巖C29重排谷甾烷含量與鏡質組反射率沒有相關性（見圖4b），巴一段烴源巖C29重排谷甾烷含量整體高于巴二段烴源巖，且2套烴源巖C29重排谷甾烷均不受烴源巖熱演化程度影響，表明C29重排谷甾烷含量主要與烴源巖原始母質中植物的貢獻有關。因此，C29重排谷甾烷含量可作為指示母質類型的地球化學指標來進行油源對比。

圖4 查干凹陷巴一段、二段烴源巖C29規(guī)則甾烷異構化值、C29重排谷甾烷含量與鏡質組反射率的關系

4 油源對比

油源對比是依靠地質和地球化學證據來確定原油和烴源巖之間的成因聯系的。油源對比實際上包括2個方面——不同儲層中原油之間的對比和原油與烴源巖之間的對比，通過對比研究可以判斷原油運移的方向、距離及其次生變化，進而圈定可靠的油源區(qū)，確定勘探目標，有效地指導油氣的勘探和開發(fā)工作。

適用原油與原油的對比指標較多，如原油族組分（飽和烴、芳香烴和非烴質量分數）、正構烷烴、碳同位素及異戊間二烯型的萜類衍生物（異構烷烴、甾烷、多環(huán)萜類）。烴源巖與原油的對比則較為困難，主要因為油藏中的原油是在生油巖生成后經運移作用而在儲層中聚集起來的，這種經歷過運移的原油與在生油巖中所殘留的烴類相比，性質必然發(fā)生變化。為減少這種性質變化對油源對比造成誤判，須選用某些在生油過程及油藏形成過程中都基本保持穩(wěn)定的生物標志化合物作為對比指標［15］。基于研究區(qū)原油來源于巴一段、二段烴源巖，結合2套烴源巖C29重排谷甾烷含量變化大的特征，優(yōu)選C29重排谷甾烷含量和C29規(guī)則甾烷異構化值2個重要指標來區(qū)分查干凹陷烏力吉構造帶和中央構造帶不同層系的原油（見圖5（m/z 217質量色譜））。

圖5 查干凹陷烏力吉構造帶和中央構造帶原油甾烷化合物特征

根據查干凹陷已發(fā)現原油的甾烷化合物特征，將2個重點區(qū)帶的原油劃分為4類：第1類原油主要分布于烏力吉構造帶深層力1塊和祥6塊，為巴一段、二段稀油（見圖1），具有高C29重排谷甾烷含量（4.9%～6.8%）、高成熟度特征，C29規(guī)則甾烷異構化值在0.51～0.55（見圖5a、圖5b、圖6）；第2類原油主要分布于烏力吉構造帶淺層毛1塊和毛8塊（見圖1），為蘇二段和銀根組稠油，具有中等C29重排谷甾烷含量（2.6%～4.3%）、中等成熟度特征，C29規(guī)則甾烷異構化值在0.42～0.47（見圖5c、圖5d、圖6），是后期遭受降解形成的稠油油藏［14-19］；第3類原油主要分布于中央構造帶東翼意9塊（見圖1），為巴二段和蘇一段稀油，具有中等C29重排谷甾烷含量（2.2%～2.4%）、中等成熟度特征，C29規(guī)則甾烷異構化值在 0.40～0.41（見圖5e、圖5f、圖6），C29重排谷甾烷含量和成熟度指標均略低于烏力吉構造帶淺層稠油；第4類原油主要分布于中央構造帶西翼意16塊和意10塊（見圖1），為蘇一段、二段稀油，具有低C29重排谷甾烷含量（1.1%～1.8%）、中等偏低成熟度特征，C29規(guī)則甾烷異構化值在0.35～0.39（見圖5g、圖5h、圖6）。

根據查干凹陷烴源巖和原油C29重排谷甾烷含量與C29規(guī)則甾烷異構化值關系（見圖6），建立烴源巖與原油的對應關系：C29重排谷甾烷含量大于4.9%，為“巴一”型原油；C29重排谷甾烷含量小于2.0%，為“巴二”型原油；C29重排谷甾烷含量在2.0%～4.9%，為巴一段、二段“混源”型原油。

圖6 C29規(guī)則甾烷異構化值和C29重排谷甾烷含量的關系

烏力吉構造帶深層巴一段、二段稀油具有高C29重排谷甾烷含量、高成熟度特征，來自巴一段烴源巖；烏力吉構造帶淺層蘇紅圖組和銀根組稠油具有中等C29重排谷甾烷含量、中等成熟度的“混源”特征，來自巴一段和巴二段烴源巖，“混源”比例中巴一段烴源巖貢獻相對較大。

中央構造帶西翼蘇紅圖組稀油具有C29重排谷甾烷含量低、成熟度較低的特征，為巴二段烴源巖“單源”供烴。中央構造帶東翼發(fā)現的巴二段和蘇紅圖組稀油具有中等C29重排谷甾烷含量、中等成熟度的“混源”特征，來自巴一段和巴二段烴源巖，“混源”比例中巴二段烴源巖貢獻相對較大。目前中央構造帶東翼勘探程度最低，由巴一段和巴二段烴源巖“雙源”供烴，條件優(yōu)越，為勘探潛力區(qū)。

5 結論

1）查干凹陷巴一段烴源巖以灰黑色泥巖為主，植物炭屑豐富，表明烴源巖原始母質中有植物的貢獻，生物標志物中C29重排谷甾烷含量高；巴二段烴源巖以深灰色泥巖為主，未見植物炭屑，生物標志物中C29重排谷甾烷含量低。C29重排谷甾烷不受烴源巖熱演化程度影響，主要與烴源巖原始母質中植物的貢獻有關，可作為指示母質類型的地球化學指標來進行油源對比。

2）根據C29重排谷甾烷含量和C29規(guī)則甾烷異構化值2個重要指標，將查干凹陷2個重點區(qū)帶的原油劃分為4類：烏力吉構造帶深層高C29重排谷甾烷含量和高成熟度的稀油、烏力吉構造帶淺層中等C29重排谷甾烷含量和中等成熟度的稠油、中央構造帶東翼中等C29重排谷甾烷含量和中等成熟度的稀油、中央構造帶西翼低C29重排谷甾烷含量和中等偏低成熟度的稀油。

3）源藏對應關系研究結果表明：C29重排谷甾烷含量大于4.9%，為“巴一”型原油；C29重排谷甾烷含量小于2.0%，為“巴二”型原油；C29重排谷甾烷含量在2.0%～4.9%，為巴一段、二段“混源”型原油。烏力吉構造帶深層稀油為“巴一”型，烏力吉構造帶淺層稠油和中央構造帶東翼稀油為巴一段、二段“混源”型，中央構造帶西翼稀油為“巴二”型。